SU1373802A1 - Запорный клапан дл испытани пластов - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области нефтепромысловой геофизики и позвол ет повысить надежность работы клапана при испытании глубоких и наклонных скважин. Клапан включает полый корпус 1 с радиальными каналами А и Б и внутренним кольцевьи выступом (KB) 14. В нем размещена втулка ( В) 5 с перегородкой 6 и радиальными каналами В и Г, образующа  с корпусом 1 кольцевую камеру К. В В 5 расположен плунжер ( П 7 со сквозным каналом и КБ 8. В корпусе 1 на KB 8 ус

Description

тановлена дополнительна  В 15 с перфорированной перегородкой 16 вверху. Наружный диаметр В 15 и диаметр KB 8 равны, а диаметр верхней части П 7, размещенного в В 15, меньше диаметра его нижней части. Корпус 1 образует с П 7 и KB 8 кольцевую камеру Е. Пос ле поступлени  жидкости в трубы над клапаном его закрьшают и записьшают кривую восстановлени  давлени . Дл 

73802

этого кольцевую полость Е сообщают с затрубьем. При этом П 7 опуститс , а В 15 подниметс .. Каналы Г перекроютс  П 7, изолиру  камеру К от осевого канала В 5. Клапан закрыт. При его подъеме из скважины П 7 поднимаетс , каналы Г открываютс  и полости над и под клапаном сообщаютс , исключа  подн тие труб под давлением. 1 3.П. ф-лы. 4 ил.

1

Изобретение относитс  к нефтепромысловой геофизике, а именно к оборудованию дл  испытани  пластов. в бур щихс  и законченных бурением как вертикальных, так и наклонно направленных скважинах.

Целью изобретени   вл етс  повышение надежности работы клапана при спуске инструмента с частично заполненными жидкостью трубами при испытании разведочных глубоких и наклонно направленных скважин.

На фиг.1 показан клапан в открытом положении, общий вид; на фиг.2 - узел I на фиг.1; на фиг.З - клапан в закрытом положении, общий вид; на фиг.4 - то же, при подъеме его из скважины (клапан открыт)

Клапан содержит (фиг.1, 2) полый корпус 1 с радиальными каналами А и Б. В канале А установлена диафрагма 2, выполненна  из м гкого материала (оргстекло, свинцова  пластина)i котора  утолщенной частью перекрьшает канал А, и зафиксированна  гайкой 3, нижний перэводник 4 с втулкой 5, имеющей глухую перегородку 6 в осевом канале и два р да радиальных щелевых каналов В и Г, расположенных под и над глухой перегородкой 6.

Нижний конец втулки 5 жестко св зан с нижним переводником 4, верхний конец втулки 5 концентрично размещен в корпусе, в котором нижней частью телескопически с возможностью осевого и вращательного перемещени  размещен плунжер 7 с осевым каналом, кольцевым выступом 8 с двум  колцевыми канавками 9, 10 под уплотни

тельные кольца 11, 12 на наружной поверхно сти, размещенной в осевом канале втулки 5. В кольцевой проточке 13 под кольцевым выступом 14 корпуса

1 и на кольцевом выступе 8 плунжера 7 телескопически с возможностью осевого и вращательного перемещени  установлена дополнительна  втулка 15, заглушенна  в верхней части перфори-

рованной перегородкой 16 с каналами Д, расположенными под углом к оси с кольцевой канавкой 17 на наружной поверхности под уплотнительное кольцо 18. В осевом канале дополнительной втулки 15 телескопически размещена верхн   часть плунжера 7 с уплотни- тельным кольцом 19 (фиг.2), размещен- ньы в кольцевой канавке 20 с диаметром , меньшим диаметра его нижней части , телескопически размещенной в осевом канале дополнительной втулки 15.

Кольцевой выступ 8 плунжера 7 снабжен двум  кольцевыми канавками 21, 22 под уплотнительные кольца 23, 24, имеет наружный диаметр, равный наружному диаметру втулки 15, размещен в кольцевой проточке 13 корпуса 1, перекрьшает радиальный канал Б, когда уплотнительные кольца 23, 24 наход тс  по обе стороны конца радиального канала Б. Втулка 15 с за- глутпенного конца перфорированной перегородкой 16 взаимодействует с торцом 25 кольцевого выступа 14, а внутренним торцом перфорированной перегородки 16 - с торцом 26 плунжера, размещенного в осевом канале дополнительной втулки 15. Верхн   кольцева  камера Е, ограниченна  нижним

торцом втулки 15, верхним торцом кольцевого выступа 8 плунжера 7, наружной поверхностью плунжера 7 и внутренней поверхностью корпуса 1 минимального объема, изолированна  от затрубного пространства уплотнитель- ным кольцом 23, сообщаетс  с внутренней полостью труб через осевой канал плунжера 7 дл  обеспечивани  выравнивани  их давлений каналами малого сечени  - радиальным каналом Ж и продольным каналом 3, выполненными на плунжере над кольцевой канавкой 20 с уплотнительным кольцом 19 и ниже соответственно, сообщающихс  между собой кольцевым каналом И, образованным наружной поверхностью плунжера 7 с кольцевой канавкой 20 и кольцевой проточкой 27 во втулке 15. Ширина кольцевой проточки 27 равна сумме рассто ний от торца 26 плунжера 7 до конца продольного канала 3, у кольцевой канавки 20 и ширине продольного канала 3, а рассто ние между кольцевой канавкой 20 и каналом 3 минимально возможное.

Нижн   кольцева  камера К, ограниченна  внутренней поверхностью корпуса, торцом 28 кольцевого выступа 29 нижнего переводника 4, наружной поверхностью втулки 5, нижним торцом кольцевого выступа 8 плунжера 7, наружной поверхностью плунжера с охватьгоающим кольцом 30 максимального объема, сообщаетс  нижним р дом радиальных каналов В с осевым каналом нижнего конца втулки ниже глухой перегородки 6, а верхним р дом радиальных каналов Г - с осевым каналом верхнего конца втулки 5 над глухой перегородкой 6 с осевым каналом плунжера и с осевым каналом корпуса 1 через каналы Д перфорированной перегородки дополнительной втулки 15.

Кольцо 30, охватьтающее нижнюю часть плунжера, выполнено из м гкого металла (алюмини , меди, латуни), размещено между нижним торцом кольцевого выступа 8 и торцом верхнего конца втулки 5, с которым оно посто нно контактирует, со срезными штифтами 31, пропущенными через отверсти  Л в кольце 30 и установленными в глухих отверсти х М плунжера 7, фиксирует последний в верхнем крайнем положении.

Рассто ние от нижнего торца кольцевого выступа 8 плунжера 7 до кольца 30 меньше, чем рассто ние от ниж- , него торца втулки 15 до кольцевой канавки 20.

Рассто ние от верхне го торца кольцевого выступа 8 плунжера 7 у уплот-

нительного кольца 23 до радиального канала В меньще рассто ни  от нижнего торца плунжера 7 у уплотнительного кольца 12 до удаленной части радиальных каналов Г при фиксированном верхнем крайнем положении плунжера , а при

расфиксированном Н1тжнем крайнем положении плунжера (фиг.З) рассто ние от верхнего торца кольцевого выступа 8 плунжера 7 у уплотнительного кольца 23

до удаленной части конца радиального канала Б больще рассто ни  от нижнего торца нижней части плунжера у уплотнительного кольца 12 до радиальных каналов Г.

Запорный клапан работает следующим образом.

В открытом положении клапана (фиг.2, |) плунжер 7 находитс  в фик- сированном верхнем крайнем положении, торец 26 плунжера, размещенного в осевом канале втулки 15, взаимодействует с внутренним торцом пер фори- рованной перегородки 16 втулки 15, а последн   перфорированной перегородкой 16 - с торцом 25 кольцевого выступа 14. Штифты 31, размещенные в отверсти х Л кольца 30 и глухих отверсти х М плунжера 7, удерживают последний от перемещени  его вниз относительно втулки 5,

Верхн   кольцева  камера Е минимального объема, изолированна  от затрубного пространства уплотнитель- ным кольцом 23, сообщаетс  с внутренней полостью радиальным каналом Ж, продольным каналом 3 и кольцевым каналом И.

Нижн   кольцева  камера К максимального объема сообщаетс  радиальными каналами В с осевым каналом конца втулки 5 ниже глухой перегородки, а верхним р дом радиальных каналов Г с осевым каналом конца втулки над глухой перегородкой с осевым каналом

плунжера и с осевым каналом корпуса 1 через каналы Д перфорированной перегородки 16. Диафрагма 2 перекрывает радиальный канал А.

Запорный клапан устанавливаетс  в открытом положении в компановку испытательного оборудовани  выше испытател  пластов. Дл  создани  заданной депрессии на пласт трубы выше испытател  пластов заполн ютс  жидкостью .

При спуске клапана в скважину исключаетс  воздействие инерционного усили  на плунжер 7 и втулку 15 от столба жидкости залитой в трубы, так как плунжер 7 и втулка 15 гидравлически уравновешены и зафиксировань

При достижении заданной глубины устанавливают пакер, после чего открываетс  впускной клапан испытател пластов, Жидкость или газ из под па- кера (из исследуемого пласта) постпает Б полость труб над испытателем пластов и проходит запорный клапан, поступает в полость труб над запорным клапаном. Манометр, установленный в полости труб над испытателем пластов под запорным клапаном, регистрирует кривую притока - изменение высоты столба жидкости в трубах за врем  притока. Дл  записи кривой восстановлени  давлени  (КВД) запорный клапан закрьшают путем спуска в полость труб шток-груза 32 (фиг.З) который, достигнув глубины установки клапана, удар етс  о перфорированную перегородку 16 втулки 15. Последн   вместе с плунжером 7 перемещаетс  вниз, при этом срезаютс  штифты 31 и, когда верхнее уплотнитель- ное кольцо 23 на кольцевом выступе плунжера переместитс  под радиальный канал Б, кольцева  полость Е сообщаетс  с затрубным пространством, плунжер 7 гидравлически неуравновешен , перемещаетс  вниз от усили , возникающего от неуравновешенности в уплотнени х 23, 24 и 19, а втулка 15 - от усили , возникающего от неуравновешенности в уплотнени х 19 и 18, возвращаетс  в исходное положение , при этом объем камеры Е увеличиваетс  и каналы Ж,3,И малого сечени  перекрыты, когда уплотнительное кольцо 19 находитс  ниже кольцевой проточки 27.

Далее радиальные каналы Г перекрываютс  нижней частью плунжера и двум  уплотнительными кольцами 1 Г, 12, камера К уменьшаетс  в объеме, изолируетс  от осевого канала втулки 5 над перегородкой, т.е. клапан

10

15

3738026

закрыт. Сообщение кольцевой камеры Е через радиальный канал Б с затрубным пространством происходит раньше, чем перекрытие радиальных каналов Г, и исключаетс  эффект гидрозатвора при перемещении плунжера в нижнее положение, так как рассто ние от верхнего торца кольцевого выступа 8 плунжера 7 у уплотнительного кольца 23 до радиального канала Б меньше рассто ни  от нижнего торца плунжера 7 у уплотнительного кольца 12 до удаленной части радиальных каналов Г при фиксированном верхнем крайнем положении плунжера 7.

Кольцо 30, охватьшающее нижнюю часть плунжера 7, контактирует нижним торцом с торцом верхнего конца втулки 5, а верхним торцом - с нижним торцом кольцевого выступа 8 плунжера 7, выполнено из (алюмини , меди, латуни) м гкого металла и поглощает часть энергии падающего шток-груза 32. Плунжер 7 находитс  в крайнем нижнем положении, объем камеры Е максимальный , камера К минимального объема , кольцева  камера Е, заполненна  буровым раствором, находитс  под затрубным давлением (Р ,с давление гидростатическое), и усилие, возникающее от неуравновешенности плунжера 7 в уплотнени х 23, 24, 19 и 11, 12, удерживает его в крайнем нижнем положении . Так как диаметр нижней час20

25

30

35

40

45

ти плунжера 7 с кольцами II, 12, размещенного во втулке 5, больше диаметра верхней части плунжера с уплотни- тельным кольцом 19, размещенного во втулке 15, т.е. площадь нижнего торца меньше площади верхнего торца кольцевого выступа 8, то плунжер находитс  в крайнем нижнем положении при давлении внутри труб под клапаном ( ) большем, чем Р,

ВИИ.

L -j- р / - f J Of у .-.i - f С П рИ У С Л О

что давление в трубах над за0

5

порным клапаном меньше давлени  Р . С момента закрыти  клапана прекращаетс  поступление пластовой жидкости или газа в трубы, давление под клапаном возрастает и манометр регистрирует кривую восстановлени  давлени . В случае поступлени  нефти или газа в полость труб в процессе испытани  пласта, перед сн тием пакера открьшаетс  канал А циркул ционного клапана, дл  чего в полости труб создаетс  избыточное давление, диафрагма 2 разрушаетс  и обратной циркул цией вытесн ет нефть и пластовую воду в специальный амбар. 1атем снимают пакер с -места установки, при этом закрьшаетс  впускной клапан испытател  и полость труб между испытателем пластов и запорным клапаном изолируетс  и находитс  под давлением .

При подъеме клапана из скважины (фиг.4) увеличиваетс  разность давлений под клапаном и Р,. и усилие, возникающее от неуравновешенности плунжера в уплотнени х 23, 24, 19 и 11, 12, перемещает его вверх до начала перекрыти  радиального канала Б кольцевым выступом верхним уплот- нительньм кольцом 23. Радиальные каналы Г при этом открываютс  и полости труб над и под забойньм клапаном, сообщаютс  через кольцевую камеру К. Плунжер не доходит до своего первоначального верхнего положени , так как камера Е, заполненна  буровым раствором,  вл етс  в данном положении изолированной, но сообщение кольцевой камеры К с полостью над клапаном через радиальные каналы Г происходит раньше, чем изол ци  кольцевой камеры Е от затрубного пространства тем самым обеспечиваетс  сообщение полостей под и над запорным клапаном и исключаетс  подн тие труб под запорным клапаном под давлением, так как при расфиксированном нижнем крайнем положении плунжера рассто ние от верхнего торца кольцевого выступа 8 плунжера 7 у уплотнительного кольца 23 до удаленной части конца радиального канала Б больше рассто ни  от нижнего торца нижней части плунжера 7 у уплотнительного кольца 12 до радиальных каналов Г.

В случае отсутстви  притока нефти и газа в полость труб открытие канала А производитс  при по влении уровн  жидкости в трубах на устье скважины. Полость труб освобождаетс  от жидкости при их подъеме; внутренн   полость труб, заключенна  между испытателем пластов и запорным кла

паном, сообщаетс  через канал А с затрубным пространством и к моменту окончани  подъема давление в полости труб под запорным клапаном уменьшаетс  до атмосферного, что обеспечивает безопасность работ при разборке .

После подъема клапана из скважины из него извлекаетс  шток-груз 32, клапан разбираетс , замен ютс  срезные штифты 31, плунжер 7 с втулкой 15 устанавливаютс  в первоначальное положение, клапан готов к работе.

Claims (2)

1.Запорный клапан дл  испытани  пластов, включающий полый корпус с внутренним кольцевым выступом, в котором размещены втулка с перегородкой и радиальными каналами, жестко св занна  с корпусом и образующа  с ним кольцевую камеру, плунжер со сквозным каналом и кольцевьм выступом , зафиксированный от осевого перемещени  и размещенный во втулке с возможностью перекрыти  каналов после его расфиксации, отличающийс  тем, что, с целью повышени  надежности работы клапана при испытании глубоких и наклонных скважин, он снабжен концентрично установленной в корпусе на кольцевом выступе плунжера дополнительной втулкой, наружный диаметр которой равен диаметру кольцевого выступа плунжера, имеющей в верхней части перфорированную перегородку, при этом корпус выполнен с радиальньм каналом и образует

с плунжером и дополнительной втулкой дополнительную кольцевую камеру с возможностью ее сообщени  с затрубным пространством после расфиксации плунжера,

2.Клапан по п.1, отличаю- щ и и с   тем, что диаметр верхней части плунжера, размещенного в дополнительной втулке, меньше диаметра нижней его части.

фиа2

32

Фиг.З

д

fpu